Integrated Sensing and Acting with Tunable Chemical Sensors

使用可调谐化学传感器集成传感和操作

基本信息

项目摘要

AbstractResearch objectives and approaches. The objective of this research is to develop probabilistic methods for active sensing with tunable chemosensors. The approach is formulated as a partially observable Markov decision process, whereby the system takes sequential sensing actions to identify a chemical target. The investigators will develop algorithms to adapt sensor tunings on-the-fly for two types of scenario: target discrimination and background rejection. These algorithms will be validated on two tunable sensor technologies (metal-oxide chemoresistors and infrared interferometers) combined with tunable preconcentrators. Intellectual merit. Active sensing has received minimal attention in chemosensors, where most work has focused on off-line optimization. Likewise, chemometrics techniques assume that a full spectrum of the chemical is available. In contrast, the proposed work argues that only the most informative wavelengths/features are needed, and that these should be selected dynamically. This research will lead to agile systems that can adapt sensing parameters on-the-fly in response to their environments. The work will also provide a better understanding of active sensing across a range of scenarios (e.g. static vs. dynamic stimuli) and sensor characteristics (e.g. specific vs. cross-selective). Broader impacts. For a number of applications, from quality control to environmental monitoring, there is a need to rapidly detect, identify and quantify volatile compounds. The proposed methodology generalizes to a large class of chemical detectors, and may enable the development of power-aware networks of chemical sensors. The project will provide research opportunities for undergraduate students; since 2001, the PI has supervised 45 senior-design projects involving over 140 students.
Abstractresearch目标和方法。 这项研究的目的是开发使用可调化学传感器主动传感的概率方法。 该方法是部分可观察到的马尔可夫决策过程,因此系统采取顺序的传感动作来识别化学目标。 研究人员将开发算法以适应传感器调谐,以适应两种类型的方案:目标歧视和背景排斥。这些算法将在两种可调传感器技术(金属氧化物化学仪和红外干涉仪)与可调式预浓缩剂结合使用上进行验证。智力优点。主动传感在化学传感器中受到了最少的关注,在化学传感器中,大多数工作都集中在离线优化上。 同样,化学计量学技术假设可以提供全谱。 相比之下,拟议的工作认为只需要最有用的波长/特征,并且应动态选择这些功能。 这项研究将导致敏捷系统,该系统可以根据其环境而自然地调整传感参数。这项工作还将更好地理解各种场景(例如静态刺激与动态刺激)和传感器特征(例如特定与交叉选择性)的主动感测。 更广泛的影响。 对于许多应用,从质量控制到环境监测,都需要快速检测,识别和量化挥发性化合物。 拟议的方法将大量的化学探测器推广,并可以使能力感知的化学传感器网络的发展。 该项目将为本科生提供研究机会;自2001年以来,PI监督了45个高级设计项目,涉及140多名学生。

项目成果

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